一种适于喜温蔬菜正常越冬生长的日光温室

技术领域

本发明涉及农业设施技术领域，尤其涉及一种适于喜温蔬菜正常越冬生长的日光温室。

背景技术

日光温室作为一种普遍应用的农业设施，在我国占据非常重要的地位，随着日光温室反季栽培行业的不断发展和农业科技水平的提高，为提高土地利用率，更好地发展设施蔬菜产业，北京地区在平谷、密云、海淀等地区引入了柔性的钢架结构温室。该类型柔性温室，具有环保节能、施工快速(一个月即可交付使用)、便于拆卸等特点。设施农业项目在生产结束后，清除安装的水泥柱地基即可满足耕种的条件。

现阶段对于柔性钢架结构温室研究及营建，除确保保温效果良好外，许多日光温室又增加较多的升温设备，最为简便易行有热源空气泵、电热鼓风机等，但其耗能加大；有利用太阳能加热的保温储热式太阳能集散热系统，利用热空气为介质的气土换热式土壤升温系统，其相对耗能较小，但在连续阴雪天无法发挥作用。基于此，本发明在柔性钢结构的日光温室中，引入智能化定时增温块加热的设备，可实现缩短人工夜间劳动成本，在凌晨定时点燃放热，最终达到节能、维持喜温果菜正常生长的目的。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种适于喜温蔬菜正常越冬生长的日光温室。

本发明提出的一种适于喜温蔬菜正常越冬生长的日光温室，包括预埋的基座一和基座二，所述基座一和基座二的顶部均安装有温室架，所述温室架上等距离间隔固定安装有多个横向支架，温室架和横向架上覆有透光塑料膜，所述透光塑料膜的顶部设有固定安装在温室架上挡杆，温室架上设有柔性保温被，所述温室架上安装有保温储热式太阳能集散热系统和气土换热式土壤升温系统，所述基座一的顶部设置有钢架，且保温储热式太阳能集散热系统安装在钢架的一侧上，保温储热式太阳能集散热系统包括储热水袋和设置在基座一顶部的集水槽，所述集水槽与储热水袋之间通过回水支管连接，所述气土换热式土壤升温系统包括预埋在地下的地下换热管，地下换热管的两端分别连接有进气管和出气管，且进气管和出气管均垂直设置，所述进气管延伸至温室架外，出气管位于温室架内，所述温室架内设置有增温块加温设备。

优选的，所述进气管的一端延伸至温室架外，且连接有风机，且风机安装在温室架的一侧上。

优选的，所述温室架的顶部设置有多个横向加强架。

优选的，所述温室架采用了高分子闭孔发泡材料为芯材，所述柔性保温被材料采用华美沃龙开发的改性橡塑保温被材料，其导热系数可达到0.032W/(m·K)，外表面采用白色红外线反光膜。

优选的，所述增温块加温设备为竹炭增温块，且竹炭增温块为多个。

优选的，所述储热水袋安装在钢架墙体上，集水槽上设置有水泵，水泵的输入端连接集水槽，水泵的输出端连接回水支管。

优选的，所述柔性保温被之间的连接采用橡塑保温芯材胶粘对接、PE膜面层搭接现场热合方式。

优选的，所述温室架前屋面和后屋面拱架采用单管拱架，可用闭口截面的椭圆管或开口截面的外卷边C形钢，在前屋面和后屋面之间设有屋脊拉杆，所有结构材料均采用热浸镀锌管材，其中山墙和后墙格构柱可采用工厂焊接后整体热浸镀锌，也可采用镀锌钢管现场焊接并剔除焊渣后现场喷锌或涂刷防锈漆进行表面防护。

优选的，所述温室架通风采用了传统的屋脊通风和前屋面底脚通风相结合的通风方式，通风口的启闭采用电动卷膜器卷膜通风。

本发明中，所述一种适于喜温蔬菜正常越冬生长的日光温室，采用了特殊工艺研发的高分子闭孔发泡材料为芯材，外覆自主研发抗老化红外线反射膜，具有保温性能优、防水性能好、抗老化、寿命长、阻燃性能高、防风能力强、抗雪能力好等特点；采用的透光塑料膜具有寿命长、超高强度、高透光、断光(可选)、无滴、抗硫抗氯等特点；采用的保温储热式太阳能集散热系统、气土换热式土壤升温系统与墙体、保温被的高保温结合成一体，实现了白天主动式升温土壤，高效太阳能水换热保温并储存，夜晚根据设定温度自动补温、控温。

本发明提升日光温室内的温度，增加有效积温，尤其冬季夜间温度，使蔬菜健康生长。并通过智能化设备，通过温室内的温度，控制温室的棉被、上风口、下风口，使温度保持在合理的区间内，从而保障温室内瓜果蔬菜正常生长。

附图说明

图1为本发明提出的一种适于喜温蔬菜正常越冬生长的日光温室的结构示意图；

图2为本发明提出的一种适于喜温蔬菜正常越冬生长的日光温室的气土换热式土壤升温系统结构示意图；

图3为2022年北京市海淀区最低气温数据图；

图4为新型日光温室温度监测(1.24-25)图；

图5为新型日光温室温度监测(12.15-16)图；

图6为新型日光温室温度监测(1.4-5)图；

图7为新型日光温室温度监测(2.4-5)图；

图8为新型日光温室温度监测(1.13-14)图；

图9为新型日光温室温度监测(1.25-26)图；

图10为新型日光温室温度监测(1.24-25)图；

图11为新型日光温室温度监测(2.4-5)图；

图12为新型日光温室温度监测(12.27-28)图；

图13为新型日光温室温度监测(1.5-6)图。

图中：1基座一、2基座二、3钢架、4横向支架、5透光塑料膜、6挡杆、7柔性保温被、8储热水袋、9集水槽、10气土换热式土壤升温系统、101地下换热管、102进气管、103出气管、104风机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-2，一种适于喜温蔬菜正常越冬生长的日光温室，包括预埋的基座一1和基座二2，基座一1和基座二2的顶部均安装有温室架，温室架上等距离间隔固定安装有多个横向支架4，温室架和横向架4上覆有透光塑料膜5，透光塑料膜5的顶部设有固定安装在温室架上挡杆6，温室架上设有柔性保温被7，温室架上安装有保温储热式太阳能集散热系统和气土换热式土壤升温系统10，基座一1的顶部设置有钢架3，且保温储热式太阳能集散热系统安装在钢架3的一侧上，保温储热式太阳能集散热系统包括储热水袋8和设置在基座一1顶部的集水槽9，集水槽9与储热水袋8之间通过回水支管连接，气土换热式土壤升温系统10包括预埋在地下的地下换热管101，地下换热管101的两端分别连接有进气管102和出气管103，且进气管102和出气管103均垂直设置，进气管102延伸至温室架外，出气管103位于温室架内，温室架内设置有增温块加温设备。

本发明中，进气管102的一端延伸至温室架外，且连接有风机104，且风机104安装在温室架的一侧上。

本发明中，温室架的顶部设置有多个横向加强架。

本发明中，温室架采用了高分子闭孔发泡材料为芯材，柔性保温被7材料采用华美沃龙开发的改性橡塑保温被材料，其导热系数可达到0.032W/m·K，外表面采用白色红外线反光膜。

本发明中，增温块加温设备为竹炭增温块，且竹炭增温块为多个。

本发明中，储热水袋8安装在钢架3墙体上，集水槽9上设置有水泵，水泵的输入端连接集水槽9，水泵的输出端连接回水支管。

本发明中，柔性保温被7之间的连接采用橡塑保温芯材胶粘对接、PE膜面层搭接现场热合方式。

本发明中，温室架前屋面和后屋面拱架采用单管拱架，可用闭口截面的椭圆管或开口截面的外卷边C形钢，在前屋面和后屋面之间设有屋脊拉杆，所有结构材料均采用热浸镀锌管材，其中山墙和后墙格构柱可采用工厂焊接后整体热浸镀锌，也可采用镀锌钢管现场焊接并剔除焊渣后现场喷锌或涂刷防锈漆进行表面防护。

本发明中，温室架通风采用了传统的屋脊通风和前屋面底脚通风相结合的通风方式，通风口的启闭采用电动卷膜器卷膜通风。

实施例

根据2022年小雨农智在北京市海淀区监测的室外数据，11月份海淀区室外温度达到0℃以下。故日光温室的保温、升温监测时间段初步分析报告定为2022年11月1日至2023年3月1日。所选的日光温室南侧保温储热式太阳能集散热系统和气土换热式土壤升温系统，北侧日光温室只安装了保温储热式太阳能集散热系统。具体数据分析如图3所示(以下数据除室外数据外，室内外数据均统一用小雨农智app中的数据进行分析)：

1保温性能

考虑每日早上7：30～8：30打开棉被时，会使温室的温度急剧下降，该段时间产生的最低温度属于人为因素(12月16日8点半打开棉被，最低温度为4.5℃)，遇到寒冷天可避免急剧降温。故评估温室保温性能的时间段选择下午关棉被至第二天早上打开棉被的时间段，即15：30～8：30，具体分析如下：

1.1室外最低温度低于-15℃保温效果分析

1月23日15：30～1月24日8：30，室外最低温度为达到-19.7℃(5：00～7：30)，自温室15：30关闭棉被后，随着时间逐渐递增，室外及室内的温度大幅度下降，两温室温度由23℃下降至7℃。凌晨温度下降趋势逐渐延缓，北侧温室最低温度为4.5℃(8点左右)，南侧温室最低温度为5.6℃(8点左右)。

由于升温系统22：00打开，出现短暂的升温，截至打开棉被，①北侧温室低于8℃的时间段为20：25～8：30；低于7℃的时间段为21：15～22：10，2：30～8：30。②南侧温室低于8℃的时间段为21：00～22：10，4：30～8：30，低于7℃的时间段为6：10～8：30；

参照图4，新型日光温室温度监测(1.24-25)。

1.2室外最低温度为-12～-15℃保温效果分析

12月15日15：30～12月16日8：30，室外最低温度为达到-14.5℃(6：00～8：00)。自温室15：30关闭棉被后，两温室温度由15℃下降至7℃。凌晨温度下降趋势逐渐延缓，北侧温室最低温度为4.9℃(8点左右)，南侧温室最低温度为6℃(8点左右)。

由于升温系统22：00打开，南侧温室出现短暂的升温(北侧温室未蓄热)。截至打开棉被，①北侧温室低于8℃的时间段为21：30～8：30；低于7℃的时间段为2：35～8：30。②南侧温室低于8℃的时间段为19：40～23：20，5：00～8：10，低于7℃的时间段为7：20～8：10；

参照图5，新型日光温室温度监测(12.15-16)。

1.3室外温度为-10～-12℃保温效果分析

1月4日15：30～1月5日8：30，室外最低温度为达到-9.2℃(6：30～7：00)。自温室15：30关闭棉被后，两温室温度由24℃下降至12℃。凌晨温度下降趋势逐渐延缓，北侧温室最低温度为9.7℃(8点左右)，南侧温室最低温度为11.4℃(8点左右)。

由于升温系统22：00打开，出现短暂的升温。截至打开棉被，两温室夜间均温在10℃左右，其中①北侧温室低于10℃的时间段为6：25～8：30，最低温度为9.6℃。②南侧温室夜间温度均高于10℃，最低温度为10.5℃；

参照图6，新型日光温室温度监测(1.4-5)。

1.4室外温度高于-10℃保温效果分析

2月4日15：30～2月5日8：30，室外最低温度为达到-9.2℃(6：00)。自温室15：30关闭棉被后，南侧日光温室由25.4度下降至11.8度，北侧日光温室由22.2度下降至10.8度。凌晨温度下降趋势逐渐延缓，北侧温室最低温度为9.7℃(8点半)，南侧温室最低温度为10.5℃(8点半)。

由于升温系统22：00打开，出现短暂的升温。截至打开棉被，两温室夜间均温在10℃左右，其中①北侧温室低于10℃的时间段为6：25～8：30，最低温度为9.6℃。②南侧温室夜间温度均高于10℃，最低温度为10.5℃；

参照图7，新型日光温室温度监测(2.4-5)。

2升温性能

由于上庄日光温室升温的能量来源于太阳能及热空气，对于保温储热式太阳能集散热系统的直接表现形式为水槽温度；而气土换热式土壤升温系统，从空气中散发出热能属于渐变式的过程，从地下60厘米处向地表逐渐散发。

2.1水槽温度低于15度(对照组)

1月13日为阴天，太阳能集散热系统未进行蓄热，夜间最低温度高于-5度，该天水槽温度低于15度。自22：30打开升温系统后，水槽温度及室内空气温度均随着室外温度缓慢下降，未有上升的趋势。北棚温度23点开始大幅下降，由8.9度逐渐下降至7度；南棚温度由10.7度下降至8.7度；

参照图8，新型日光温室温度监测(1.13-14)。

2.2水槽温度介于20～25度

1月25日多云，南棚水槽蓄热温度为25.1度，北棚水槽蓄热温度为22.1度。自22：00升温系统打开后，北棚温室空气温度由6.9度升温至8度，南棚温室空气温度由7.6度升温至10度，两温室空气温度差为南棚气土换热式系统作用的效果。自夜间0点达到高峰值后，两温室温度呈缓慢下降的趋势；

参照图9，新型日光温室温度监测(1.25-26)。

2.3水槽温度介于25～30度

1月24日晴，南棚水槽蓄热温度为30度，北棚水槽蓄热温度为27.4度。自22：00升温系统打开后，北棚温室空气温度由6.3度升温至7.9度，南棚温室空气温度由6.9度升温至10度，两温室空气温度差为南棚气土换热式系统作用的效果。自夜间0点达到高峰值后，两温室温度呈缓慢下降的趋势；

参照图10，新型日光温室温度监测(1.24-25)。

2.4水槽温度高于30度

2月4日晴，南棚水槽蓄热温度为33度，北棚水槽蓄热温度为30.7度。自22：00升温系统打开后，北棚温室空气温度由10.8度升温至12.3度，南棚温室空气温度由11.8度升温至14.3度，两温室空气温度差为南棚气土换热式系统作用的效果。自夜间0点达到高峰值后，两温室温度呈缓慢下降的趋势；

参照图11，新型日光温室温度监测(2.4-5)。

3应急天气升温性能测试

由于温室内存在太阳能集散热系统的影响，在增温块对比试验中，反复对比寻找两日夜温比较相近的日期进行试验。本次试验分别于12月28日、1月6日进行试验，投放的增温块分别为6块、8块。

3.1六块增温块试验

自温室22：00点燃增温块后，温室内温度在3个小时内陆续升高，温度峰值时间为22：25，此时温度0.6度，后续散热值逐渐减小。但在第二天早上，温室内湿气增大，番茄叶上有部分小水滴，该现象在未点增温块时没有出现；

参照图12，新型日光温室温度监测(12.27-28)。

3.2八块增温块试验

自温室23：00点燃8块增温块后，温室内温度在1小时半后达到高峰值，此时升温值为1度。第二天早上温室内的湿气显著增加，这可能由于温室温度升高，促进了植物呼吸作用正向进行；参照图13，新型日光温室温度监测(1.5-6)。

本发明：在保温材料方面，采用了特殊工艺研发的高分子闭孔发泡材料为芯材，外覆自主研发抗老化红外线反射膜，可实现在不加温时，平均温度达到6度左右；在晴天升温方面，本发明优先使用保温储热式太阳能集散热系统、气土换热式土壤升温系统，可使温室内温度维持在8度左右，且南侧日光温室(安装了保温储热式太阳能集散热系统、气土换热式土壤升温系统)相较北侧日光温室(仅安装了保温储热式太阳能集散热系统)平均温度高1.5～2度；在阴天升温方面，应用智能化定时增温块加温设备，可夜间定时点燃增温块(一般零点左右或更晚点燃增温块)，减少人工夜间劳动投入，缩短人工成本，实现温室加温，经实测，8块增温块可升温1度左右，弥补连续阴天升温系统的缺陷，达到高效节能、保障喜温瓜果蔬菜正常生长的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。